Cómo funcionan las torres de enfriamiento

Una torre de enfriamiento o de refrigeración es una estructura que se construye para disminuir la temperatura del agua o de otros medios. Explicamos qué es una torre de enfriamiento, para qué sirve, cómo funciona y más.

¿Qué es una torre de enfriamiento?

Una torre de refrigeración es un equipo que funciona con base en el principio de enfriamiento evaporativo que es implementado desde hace más de 100 años. Sobre este principio hay que mencionar que es un proceso natural en donde el agua se usa como refrigerante, y se aplica para transmitir hacia la atmósfera el calor excedente.

Cómo funcionan las torres de enfriamiento

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¿Para qué sirve una torre de refrigeración o enfriamiento?

Se usan con el objetivo de enfriar grandes volúmenes de agua al extraer el calor a través de un mecanismo de transferencia o evaporación. Destaca porque es uno de los procedimientos más económicos que existen en la actualidad para este propósito.

Tipos de torre de enfriamiento

De acuerdo con el diseño de la torre de refrigeración son varios los tipos de torres. La diferencia clave está en la forma en que se introduce el aire en la torre para la refrigeración del agua.

Torre de enfriamiento de tiro natural – El flujo del aire se logra como consecuencia de la diferencia de densidades según sea el aire más frío desde el exterior y húmedo al interior de la torre. Además, usan chimeneas con una gran altura para que se consiga el tiro deseado. Por sus grandes dimensiones son torres en las que se usan fluidos de agua de más de 200.000 gpm. Se utilizan en centrales térmicas.

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Torre de enfriamiento de tiro inducido – Son un tipo de torre en la que el aire se succiona a través de un ventilador ubicado en la parte superior de la torre. Se usan con frecuencia porque son muy eficientes.

Torre de enfriamiento de tiro inducido

Torre de enfriamiento de tiro forzado – Se denomina como aire forzado porque hay un ventilador que se ubica en la parte inferior de la torre, y después se descarga por la parte superior. Es un tipo de torre menos eficiente porque la velocidad de descarga es menor.

Torre de enfriamiento de tiro forzado

Torre de enfriamiento de flujo cruzado – El aire ingresa por los lados de la torre, así que fluye en horizontal a través del agua que está cayendo. Son torres que requieren de más aire y presentan un coste de operación menor en comparación con una torre a contracorriente.

¿Cómo funciona una torre de enfriamiento?

Una torre de refrigeración o enfriamiento funciona con base en el principio de refrigeración evaporativa. En ese sentido, se empieza por enfriar el agua calienta al pulverizarla en forma de lluvia de gotas, las cuales van a estar cayendo en un entramado o relleno intercambiador, lugar en el que se refrigeran con la ayuda de una corriente de aire que está fluyendo en sentido contrario. Después, el agua refrigerada cae en un depósito en donde se recolecta y se distribuye por un circuito.

Respecto al aire, va a ingresar por las aberturas inferiores situadas por encima del depósito de agua y atraviesan la torre desde abajo hacia arriba. La entrada de aire es importante, aunque también se puede producir de modo natural en el caso de las torres de tiro natural o de forma forzada si se usan ventiladores colocados estratégicamente.

En cuanto a la transferencia de calor ocurre si el agua (mayor temperatura) y el aire (menor temperatura) confluyen en el relleno de la torre, lo que da pie a un intercambio térmico entre ambos fluidos. Este relleno tiene como propósito que se aumente la superficie y el tiempo de contacto entre el agua y el aire para que el enfriado sea eficiente. Una vez se evapore, el agua va a tomar el calor que requiere del resto de agua que circula, por lo cual se enfría.

Como parte de este proceso se evapora alrededor del 1% del caudal total del agua por cada 7 °C de refrigeración. Sobre el agua que sale de la torre evaporada, se filtra por un separador de gotas, el cual es un elemento para brindar seguridad a la torre de refrigeración pues evita el riesgo que el agua contaminada con la bacteria Legionella pueda salir al exterior. Finalmente, el resto del agua refrigerada se deposita en una balsa, la cual se envía hacia un circuito que utiliza el agua refrigerada en otras aplicaciones.

Partes de una torre de enfriamiento

Partes de una torre de enfriamiento

El sistema de una torre de refrigeración depende del tipo de torre que se implemente. Ahora bien, en una perspectiva general hay ciertos elementos básicos compartidos como el soporte donde se realiza el enfriamiento evaporativo, la distribución del agua o la circulación del aire.

  • Ventilador axial o centrífugo.
  • Sistema de transmisión de bujes, poleas o bandas.
  • Sistema de llenado electrónico o tipo flotador.
  • Relleno de tipo película, tipo paquete, metal, PVC, entre otros.
  • Espreas boca payaso, 360°, entre otros.
  • Los louvers.

Beneficios de usar torres de refrigeración

Cuando se usa una torre de enfriamiento u otra clase de dispositivos que funcionan con base en el enfriamiento evaporativo del agua, son muchos los beneficios en comparación con otros tipos de sistemas de refrigeración en donde se emplean refrigerantes.

  • Mayor ahorro de energía.
  • Se necesita de menos inversión que un condensador de aire.
  • Menos impacto acústico.
  • Menor impacto para el medio ambiente.

¿Cómo se reduce el consumo de agua de una torre de enfriamiento?

En estos casos lo que se busca es un rechazo del calor a través de mecanismos como:

  • Reducir la carga de enfriamiento y de mejora de la torre o su control del sistema.
  • Reducir en lo posible la pérdida por fugas.
  • Optimizar los ciclos de concentración. También reducir el volumen de purga.
  • Prevenir desbordamientos.
  • Gestionar la química del agua y los sistemas de limpieza.
  • Proporcionar mejoras en el mantenimiento y la formación que se enfoca en conservar el agua.
  • Prevenir pérdidas por efecto del viento o salpicaduras.

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